全球环境问题尤其是城市大气污染问题已成为影响人类生存发展和生活质量的重大问题。气溶胶光学厚度作为反映大气环境中颗粒物污浊程度的一个重要指标,其光学和物理特性等受到广泛关注和长期研究。卫星遥感反演气溶胶光学厚度具有快速、范围广及相对经济的特点,不仅可以监测地表区域气溶胶时空分布,更为深入了解气溶胶聚集、迁移、消散等规律提供了可靠的技术手段。本文基于遥感反演气溶胶的基本原理,以目前应用最广的暗像元方法,利用Terra/MODIS LIB数据和HJ-1A/B数据,通过6S模型构建查找表,定量反演了大西安地区气溶胶光学厚度的空间分布格局,进而采用分形维数的方法,重点研究了2013年大西安地区气溶胶聚集、迁移、消散的规律性,最后以可视化手段实现该区气溶胶光学厚度的分形维数图像。本研究主要取得以下几项结论：(1)根据可见光波段地表反射率在近红外和可见光波段的线性关系,计算获得气溶胶光学厚度的反演结果图像,与NASA气溶胶产品进行对比分析,并利用ArcGIS波段集统计,实现对两种图像数据的相关系数计算,结果表明MODIS AOD与NASA提供的气溶胶产品具有较高的相关性和趋势一致性。(2)国产环境卫星数据在大西安地区气溶胶光学厚度反演中的应用。采用NDVI阂值方法判断暗像元,依据气溶胶反演基本原理,对研究区气溶胶光学厚度进行反演,对反演结果作了精度检验,与NASA气溶胶产品相关系数为0.548,具有较好相关性。展现了国产高分辨率遥感卫星在气溶胶遥感反演中的应用价值与潜力。(3)分形维数在气溶胶光学厚度遥感反演结果分析中的应用。时间序列分析了三个时间段气溶胶在大西安地区聚集——消散的基本规律。利用分形维数的三角棱柱算法,对遥感反演气溶胶结果图像进行结果分析与评价。以可视化的手段实现了分形维数在气溶胶遥感反演中的应用。该区气溶胶聚集——消散规律性具体如下：①在大西安盆地地形的基本地理特点前提下,受大气运动影响气溶胶聚集爆发主要来自西、西北、北风等风为主导因素的大气颗粒物输送,而其消散也因大气运动向下风向的地区华北平原输送。具有过程时间短,动态性强的特点；②在静风、城市局部大气条件控制为主时,气溶胶产生主要来自于城市区及下垫面扬尘等范围内颗粒物排放,呈现以城市为中心向边缘扩散的特点,整体上没有较大迁移消散；③在大气运动过境后的气溶胶聚集主要表现为区域大面积、全覆盖、气溶胶值较均匀分布于盆地地形区,而其消散也随空气湿度、颗粒物沉降消散于覆盖区域,如持续聚集则形成严重雾霾天气,气溶胶反演值也随之出现大面积较高值广泛分布。在卫星遥感气溶胶研究过程中,由于单一卫星资料存在图像质量和数据缺失等问题,实现连续动态监测尚存在一定困难。将来可采用多源卫星传感器数据资料,充分利用大数据时代有利条件,构建地表站点监测与多源卫星监测数据联网联测动态反演气溶胶光学厚度具有重要的应用价值。